岩盐富集产出特征
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发布时间：2022-08-11 08:52
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时间：2024-11-15 21:47
（一）容矿层位及展布特征
六盘山盆地岩盐含矿岩系为白垩系下统六盘山群乃家河组上岩段（K1n2），厚度146.32～507.16m。寺口子矿段在ZKⅦ-1孔中见到岩盐矿层，单层最大厚度56.93m，最小厚度2.47m，矿层累计厚度为328.95m，NaCl含量为29.96%～94.04%，平均为62.58%（表3-2），含矿率83.50%。夹石层11层，夹石最小厚度2.16m，最大厚度18.02m，平均厚5.40m，NaCl平均含量为24.03%。底板为紫红色、灰色白云质泥岩，泥质白云岩。
表3-2 寺口子矿段岩盐矿层特征一览表
上店子矿段富矿层位根据容矿岩石特征可分为上、中、下三个层位，下矿层分布于矿区西南部的下部，底板在ZK101、ZK203和ZK206为紫红色粉砂质泥岩含石膏薄层，灰色泥质白云岩、白云质灰岩夹石膏薄层。其余钻孔未见底，厚度不详。已控制的矿层有9层（ZK204），单层岩盐矿层最大厚度58.81m，最小厚度2.02m，平均厚度20.90m。累计岩盐矿层最大厚度195.15m，最小厚度5.18m，平均厚度74.99m，NaCl含量为30.59%～76.99%，平均为57.31%（表3-3）。厚度变化较大，岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。夹石层0～9层，最大厚度18.46m，最小厚度1.84m，平均厚度6.43m。NaCl含量为10.87%～27.95%，平均为20.83%。
中矿层分布于矿区西南部的中部，底板在ZK201、ZK202、ZK204、ZK301、ZK302和ZK401为紫红、暗紫色和灰色含铁质钠长石泥岩岩盐层和含白云质钠长石泥岩。已控制的矿层有9层（ZK202、ZK204），单层岩盐矿层最大厚度83.47m，最小厚度0.52m，平均厚度20.27m。累计岩盐矿层最大厚度136.71m，最小厚度48.76m，平均厚度84.83m，NaCl含量为34.19%～83.72%，平均为67.18%（表3-3）。岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩互层、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。中矿层除在ZK201见矿单层厚度较大外，在其余钻孔以岩盐层单层厚度小，层数多，夹层厚度较大，颜色较杂等特征可作为标志层。夹石0～8层最大厚度25.07m，最小厚度2.01m，平均厚度9.82m。NaCl含量为11.41%～28.87%，平均为20.40%。
上矿层分布于矿区西南部的上部，在ZK301顶部岩性为紫红、灰绿和暗紫色含岩盐白云岩、粉砂质泥岩、泥岩。其余钻孔未见顶。矿层顶板直接为古近系清水营组紫红色泥质砂岩、粉砂岩。呈角度不整合覆盖于矿层之上。底板在ZK201、ZK202、ZK204、ZK301、ZK302和ZK401为紫红、暗紫色和灰色含铁质钠长石泥岩岩盐层和含白云质钠长石泥岩。已控制的矿层有8层，单层岩盐矿层最大厚度47.3m，最小厚度0.59m，平均厚度14.52m。累计岩盐矿层最大厚度133.30m，最小厚度33.89m，平均厚度79.51m，NaCl含量为30%～89.67%，平均为58.54%（表3-3）。岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。夹石0～6层最大厚度18.66m，最小厚度2.13m，平均厚度8.70m。NaCl含量为9.80%～29.69%，平均为19.66%。
硝口地区岩盐矿层厚度平面上变化较大（图3-2），沉积中心地带厚度大，而向外围厚度急剧下降，整体上呈一周边薄而中间厚的透镜体。在东部，通过钻孔ZK102、ZK205、ZK303证实，受断层影响，地层断陷较大，约大于2000m，含盐层位埋深不详。
图3-2 硝口—上店子岩盐矿区纵剖面图
表3-3 上店子矿段富矿层位特征一览表
注：括号内为平均值。
（二）矿石类型及产出特征
根据矿物组合特点及构造特征按其主要矿物组合可划分为以下几种类型：以岩盐为主的盐类矿石，包括岩盐矿石、角砾状或碎裂状岩盐矿石；以芒硝类硫酸盐类为主的矿石有无水芒硝矿石、钙芒硝矿石以及少量硬石膏矿石（表3-4）。
表3-4 含盐矿石类型划分及产出特征
岩盐矿石呈灰白色，透明-半透明状（图3-3），粗晶结构，块状构造，矿石主要成分为岩盐，结晶粗大，盐晶2～15mm，岩盐纯度较高，NaCl含量大于95%（图3-4）。杂质含量较低，主要为晶体中包含的白云质或钙芒硝矿物包裹物，以及钙芒硝、硬石膏、白云质钠长石泥岩小碎块等。这种类型一般厚度较小，在0.25～1.81m。
图3-3 岩盐矿石粗大晶体（ZKⅦ-1）
图3-4 粗晶结构块状岩盐（NaCl含量98.68%）
角砾状岩盐矿石为细晶结构，角砾状或碎裂状构造（图3-5），角砾为紫红色或灰色含矿岩石成分，为泥晶结构的含白云质钠长石泥岩或泥质白云岩，多呈棱角状，无磨圆，角砾大小不一，局部呈碎裂状碎块，角砾含量20%～50%，胶结物为岩盐，占50%～80%。岩盐呈粒状，晶体中有大量岩屑杂质颗粒。
图3-5 白云质角砾状岩盐矿石
无水芒硝矿石为灰白色-白色，半透明-不透明，中-粗晶结构，块状构造，矿石主要矿物为无水芒硝和少量岩盐，这种类型厚度一般较小，多小于1m，为岩盐夹石层较大空间的张裂隙中充填结晶而成。
含岩盐钙芒硝矿石，灰色-灰白色，细-中晶结构，条带状或碎裂状、块状构造。矿石主要矿物为钙芒硝，部分呈条带状分布于白云质钠长石泥岩中，属原生沉积类型，岩盐主要以脉状分布于裂隙中。
硬石膏矿石为灰白色，细-中晶结构，条带状或团块构造，硬石膏多呈自形板状晶体，呈沙包状、团状分布于含白云质钠长石泥岩中，部分呈层理状条带状分布，并与沉积层理平行。此种类型的矿石分布较少，仅局部出现。
（三）矿物学特征
矿床赋存的主要盐类矿物包括石盐、钙芒硝、无水芒硝、硬石膏等。除盐类矿物以外，其他共生矿物较少，包括极少量硫化物矿物如黄铜矿、黄铁矿以及氧化物矿物镜铁矿、赤铁矿等；脉石矿物主要为绢云母、绿泥石、白云石、钠长石和钾长石，顶底板围岩见碎屑石英、方解石等，盐类矿物以及钠长石可见不同阶段成因特点。本次研究通过光薄片鉴定、单矿物挑选、电子探针能谱成分分析、差热分析、包体测温等技术手段系统分析固原岩盐矿物学特征，并以此为依据总结其成矿规律。
1.盐类矿物
（1）石盐（NaCl）
石盐见有三种类型，原生蒸发沉积型成因矿物见于灰色含钙芒硝钠长石泥质岩中，粒度细小，小者20～40μm（表3-5，图3-6，图3-7），集合体呈致密状，部分颗粒见溶蚀，常与泥质伴生；后期充填型石盐多分布于角砾胶结物中或破碎带裂隙中，半自形结晶体，结晶颗粒较粗，粗者达15mm，一般粒度0.5～5mm；在局部地区还见有蓝色石盐，呈纤维状，针状集合体，纤维呈定向分布，该形态与石盐等轴晶系的对称不相符合，其形态成因可能是更小的定向连晶体或者其他原因导致的形态变化。
表3-5 各成矿期形成的石盐特征及成因
图3-6 沉积型微晶石盐与粘土混杂
图3-7 沉积型石盐，其中见溶解空洞
原生沉积型石盐矿物爆裂法测温图（图3-8）特征：整个样品在加热过程中未出现明显的包裹体爆裂强度和次数，说明该样品内部几乎没有气液包裹体存在，这也表明石盐矿物是在水体中缓慢沉积。差热分析（图3-9）显示800～816℃为主要的吸热谷，该吸热谷代表了石盐的熔化温度；部分样品还在600℃左右有一个很小的吸热谷，可能是细晶重结晶的吸热反应。
图3-8 爆裂法包体测温频数计包体计数图（沉积型石盐）
图3-9 沉积型石盐差热分析图
图3-10 石盐衍射图
（a—石盐；b—ICDD卡片数据，Cuka，40kv、100mA）
后期充填型石盐化学成分较纯，电子探针成分测定：Na45.73%，Cl54.27%，局部石盐中含有少量的钾元素（图3-10，图3-11）。爆裂法包体测温（图3-12）显示：该类型的石盐含有较多包裹体，样品在150℃左右开始有极少量包裹体爆裂，在360℃之前爆裂仅50次左右，强度弱；在360℃以后爆裂次数增多，强度明显增强，其中强度变化并不稳定，在450℃左右强度达到最大，然后呈递减趋势，共计爆裂1187次。表明改造期石盐可能受到构造热液的溶解形成高温卤水充填于构造裂隙中而形成。差热分析图显示只有779～817℃的吸热谷（图3-13），为该类型石盐的熔化温度。
图3-11 粗粒结晶石盐的SEM形貌及能谱图
图3-12 爆裂法包体测温频数计包体计数图（充填型石盐）
蓝色纤维状石盐在ZK201顶底部和ZKⅦ-1钻孔中见到，单体极小，大小0.15μm×20μm（图3-14），含少量Si，能谱分析结果为Na38.29%，Cl60.30%，Si1.41%。包体测温（图3-15）显示，该类型石盐包裹体含量较多而且形成温度较高，样品在150℃之前有极少量的内部包裹体爆裂，150℃到350℃爆裂次数增多，但强度不大，共计爆裂380次左右，350℃后爆裂强度、频率开始显著增大，爆裂峰值温度在560℃左右，之后迅速下降，样品共计爆裂4169次。一般来说爆裂温度的峰值，可以代表矿物形成时的上限温度，该类型的石盐出现在560℃的温度峰值，表明该类型石盐可能受到构造高温热液的作用。差热分析（图3-16）显示该类型的石盐与其他两种石盐的不同特征，整个加热区间，120℃左右出现了放热峰，在400～500℃出现多次较小的吸热谷，799℃的吸热谷为熔化温度。
图3-13 充填型石盐差热分析图
图3-14 蓝色石盐的SEM形貌及能谱图
图3-15 爆裂法包体测温频数计包体计数图（蓝色石盐）
图3-16 蓝色石盐差热分析图
（2）无水芒硝（Na2SO4）
无水芒硝见有原生沉积和后期充填型两种类型。原生沉积型与粘土矿物混生，粒度小，有的呈纤维状集合体，含量少。电子探针成分测定Na 36.29%，S 22.83%，O 40.88%，能谱分析表明部分沉积型无水芒硝含有少量K元素（图3-17），可能含有钾芒硝。
爆裂法测温图（图3-18）特征：气液包体含量极少，在放大的坐标图上看到在70℃左右开始有少量爆裂，强度、频率均很微弱，在400～500℃强度有所增加，期间爆裂并不连续，有3段明显高峰，分别是405℃、465℃、493℃，其中465℃的峰稍强，但总体强度非常低，爆裂次数极少，总共只有115次爆裂。表明沉积环境中形成的矿物一般不含有气液包裹体。
差热分析显示（图3-19），270℃左右出现了吸热谷，在650℃为较强的吸热谷，在710℃、750℃、940℃出现多次较小的吸热谷，650℃处的吸热谷为分解温度，其后的吸热谷可能是分解后的残留物相转变反应。从形成的无水芒硝看，只有当温度高于32.5℃无水芒硝才从过饱和的溶液中沉淀出来，低于32.5℃则结晶成芒硝（Na2SO4·10H2O）（何法明等，1985），从而可以得出当时盐湖处于高温干燥的古气候条件。
后期充填期形成的无水芒硝，呈白色或浅灰色，不透明-半透明，半自形-他形粒状，粒度1～5mm，部分重结晶后为细粒状集合体呈致密块状，多分布于岩石裂隙中。
爆裂法测温图（图3-20）显示：样品在210℃开始爆裂，虽频次、强度均不高，但在210～480℃断续出现爆裂峰，爆裂共计478次，表明改造期形成的芒硝可能受到构造热液的溶解再充填，这一规律和石盐显示的规律完全一致。差热分析（图3-21）显示，260～270℃出现了吸热谷，在650～660℃为较强的吸热谷，该吸热谷为熔化分解温度。
图3-17 无水芒硝能谱图显示其中含钾元素
图3-18 爆裂法包体测温频数计包体计数图（沉积型无水芒硝）
图3-19 沉积无水芒硝差热分析图
图3-20 爆裂法包体测温频数计包体计数图（充填型无水芒硝）
图3-21 充填型无水芒硝差热分析图
（3）钙芒硝（Na2SO4·CaSO4）
无色或白色，透明-半透明，结晶粒度不等，镜下最*涉色一级红，单晶X射线衍射晶胞参数测定结果a＝10.1206Å，b＝8.3823Å，c＝8.4830Å，β＝112.588°（图3-22）。钙芒硝也见有两种类型，沉积成因呈单晶状者分布于灰色或紫红色的白云质钠长石泥岩中，或以集合体呈层理状分布，在沉积物中与粘土共生者小至20～50μm，部分见微晶球状集合体、针状集合体，为早期原生沉积成因矿物（图3-23，图3-24）；后期充填成因的钙芒硝多为粒状集合体，一般0.3～1mm，部分为自形-半自形晶，板状晶可达2～5mm（图3-25）。
在薄片中可见钙芒硝交代硬石膏（图3-26）。钙芒硝是一种微溶于水的硫酸盐矿物，其晶体多呈菱板状，沉积顺序介于石膏和石盐之间，属于暖相矿物，气温越高越有利于钙芒硝的析出，该现象的钙芒硝可能是在热的条件下交代硬石膏形成的。
差热分析曲线与无水芒硝完全不同（图3-27，图3-28），不存在260～270℃的吸热谷，570℃左右出现小的吸热谷，在650～660℃为较强的吸热谷，该吸热谷为该类型钙芒硝熔化分解温度。
（4）硬石膏（CaSO4）
硬石膏主要分布于沉积旋回底部或矿体底部的白云质泥岩中，主要为硬石膏，部分为石膏。多呈半自形-自形晶板状，白色，自形晶者0.5mm×2mm～2mm×5mm，见于白云岩中呈条带状分布（图3-29），为原生沉积成因硬石膏，与钠长石共生（图3-30），部分他形粒状者也见于裂隙分布，镜下最*涉色*蓝（图3-31）。
图3-22 钙芒硝衍射图
（Moka，45kv、35mA）
a—钙芒硝；b—ICDD卡片数据
图3-23 钠长石颗粒表面钙芒硝针状晶体
（ZK204Y-20）
图3-24 针状放射状钙芒硝集合体
（ZK201Y-2）
图3-25 自形晶钙芒硝
（ZK202Y-6）
图3-26 硬石膏被钙芒硝所交代
（ZK401Y-13，正交偏光，10×6.3）
图3-27 沉积型钙芒硝差热分析图
图3-28 充填型钙芒硝差热分析图
图3-29 角砾中见纹层状硬石膏
（胶结物为石盐，ZK204Y-19）
图3-30 板状硬石膏
（ZK201Y-13，正交偏光，10×6.3）
图3-31 硬石膏衍射图
（Moka，45kV、35mA）
a—硬石膏；b—ICDD卡片数据
爆裂法测温图（图3-32）特征：两期石膏样品包裹体含量极低，在50℃开始有少量包体爆裂，53℃强度达到最大，共计爆裂81次，56℃左右以后无包体爆裂，表明其形成温度低。
石膏和硬石膏的差热分析曲线显示，原生沉积石膏的吸热谷为174℃，而后期成因的石膏分别出现在165℃和181℃的两个吸热谷，可能是两个结晶水分别脱出的温度。硬石膏在729～735℃左右出现较强的吸热谷，该吸热谷为石膏分解温度（图3-33，图3-34）。
图3-32 爆裂法包体测温频数计包体计数图
2.脉石矿物
（1）白云石
泥晶状集合体，在含铁质较高的紫红色岩石中表面呈褐色，与粘土矿物混生，部分与钙芒硝硬石膏或钠长石形成纹层状，条带状。
（2）钠长石
见有两种类型的钠长石，一种结晶极为细小为微晶-粉晶颗粒，粒度0.05～0.1mm半自形板状、粒状，颗粒边缘棱角状，镜下表面干净，有时可见简单双晶，电镜下见分布于粘土矿物中，无碎屑特征，呈板状、粒状，与碎屑状有明显区别（图3-35，图3-36）。
图3-33 石膏差热分析图
图3-34 硬石膏差热分析图
图3-35 石盐的中自形晶钠长石
（ZK201Y-12）
图3-36 粘土中的钠长石（Na）和钾长石（K）
（ZK201Y-12）
能谱成分分析表明钠长石纯度较高（图3-37），局部颗粒集合体构成纹层状，条带状集中分布与硬石膏等共生，粒间镶嵌并见泥晶粘土矿物、白云石，在含矿岩系中普遍存在，并以本类型钠长石为主。另一种为细结晶状，结晶较好，多见于小晶洞中，为微晶的晶簇状，晶体呈自形板状晶体，无色透明，0.1～0.5mm，并常见与镜铁矿等共生，主要分布于钠长石泥岩中钠长石富集部分，少量也见于顶部泥质岩中，如寺口子采集的*泥岩样品中见晶簇状钠长石分布于盐晶留下的小晶洞中。此种类型较少。
图3-37 钠长石能谱图
